無線區域網基站裝置的服務質量控制方法
2023-09-18 05:55:30 1
專利名稱：無線區域網基站裝置的服務質量控制方法
技術領域：
本發明涉及在採用無線LAN(Local Area Network區域網)的系統中，按照服務級別降低無線傳送的傳送延遲量及傳送延遲變動量，從而提高表示這些量的指標即QoS(Quality of Service服務質量)，以在QoS確保重要的應用中，也可通過無線LAN應對的無線LAN基站裝置(接入點裝置)中的QoS控制方法。
背景技術：
日本專利文獻1特開2002-314546號公報日本專利文獻2特開2003-298592號公報日本專利文獻3特開2003-298593號公報作為與無線LAN相關的傳統技術，就作為IEEE802.11標準的無線LAN的MAC層的功能加以規定的基本訪問方式進行說明。
根據IEEE802.11標準規定的無線LAN網絡的連接方式有特殊模式和基礎模式。特殊模式是進行各無線LAN移動臺(station)之間的直接通信的模式，並不特別存在成為網絡中心的臺。基礎模式中，各無線LAN臺基本上被稱為接入點(Access PointAP)，經由成為網絡中心的基站進行通信。
本發明以基礎模式為適用對象，因此以下說明局限於基礎模式。
DCF和PCF動作概要
在IEEE802.11標準中規定的無線LAN的幀序列基本上是對單播幀發送的ACK幀響應。但是幀的地址為多個臺時(多播幀和廣播幀)，不需要ACK響應。
在基礎模式的訪問方式中，存在採用CSMA/CA(Carrier SenseMultiple Access with Collision Avoidance)方式的DCF(DistributedCoordination Function)和通過接入點進行媒體的集中管理的PCF(Point Coordination Function)。
DCF控制下的各臺基本上在進行幀發送之前必須確認無線媒體的空閒狀況。若確認的結果判斷媒體在使用中(忙)，則必須等幀傳送結束為止退避媒體的使用權。在幀傳送結束後，只有在經過規定的時間間隔(DIFS)和由隨機數構成的各臺個別的時間間隔(退避時間)後，臺才能開始進行保留的幀的發送。
DCF中，不存在PCF中如主點(接入點)對從屬點(一般臺)那樣的主從關係，除信標發送等一部分的例外外，包含接入點的任何臺均為公平的競爭對手而可對媒體進行訪問。
在PCF控制下，各臺僅在接收來自接入點的輪詢信號時，才可發送幀。PCF的場合，媒體使用權的控制全部委託給接入點，因此一般臺在發送之前無需確認無線媒體的空閒狀況，且無需等待經過退避時間。
CSMA/CA
作為DCF控制的主要方式的CSMA/CA中，作為檢驗無線媒體的使用狀況(載波偵聽)的方法，有根據PHY層(MAC層的下位層)的RF(Radio Frequency Module)部直接進行載波檢驗(物理載波偵聽)的方法和利用在經由無線媒體傳送的各種幀上設定的媒體使用預約信息(NAVNetwork Allocation Vector)的虛擬載波偵聽兩種方法。MAC層中組合該兩種方法，有效降低許多臺之間媒體競爭造成的衝突概率。
物理載波偵聽通過RF部來進行，MAC層中利用其結果(如果必要)，按最大1μs判斷無線媒體上有無載波。
虛擬載波偵聽
虛擬載波偵聽機構採用NAV(Network Allocation Vector)來實現。全部臺各自具備NAV，NAV是從其值被設定的瞬間開始按一定比例遞減至「0」為止的一種計數器，NAV的值表示該時刻的(當前幀收發中的臺的)無線媒體使用預定的剩餘時間(μs)。若NAV達到「0」，則表示無線媒體開放且成為空閒(空)狀態。
當前收發幀的臺中，有必要在發送的幀內MAC標題的Duration(持續時間)/ID欄位上設定今後(當前傳送中的幀傳送完後)的無線媒體佔有預定時間(μs)。當前收發幀的臺以外的全部臺，讀取無線媒體上傳送的幀的該場，在該幀傳送結束定時將該值加載到本臺的NAV。但是，NAV的加載定時中，本臺當前的NAV的值大於從傳送幀的Duration/ID欄位讀取的值時，不進行該加載。
結合圖9，就基本的NAV的控制進行說明。圖9中，當前收發幀中的臺以外的STA，在Data幀的傳送結束時刻，將Data幀的Duration/ID欄位上設定的值(這時為「6」)，加載到各本STA的NAV定時器。NAV定時器按一定比例遞減，在ACK幀的傳送結束時刻達到「0」。NAV定時器「0」以外的期間就是虛擬載波偵聽的媒體忙的期間。
Data幀與ACK幀的間隔為已規定的PHY固有的時間(SIFS)。僅在物理載波偵聽中，認定該間隔中媒體處於空閒狀態，但通過虛擬載波偵聽，認識到ACK幀結束為止媒體持續忙的情況。相反，最初的Data傳送中NAV還處於置位之前，因此通過物理載波偵聽認識到媒體忙。如此在MAC層中，組合物理載波偵聽與虛擬載波偵聽來檢測媒體忙，從而能夠進行更加有效的衝突避免(CollisionAvoidance)控制。另外，本例中ACK幀的Duration值為「0」，ACK幀結束時刻媒體成為開放狀態。
RTS/CTS(Request To Send/Clear To Send)幀
在DCF控制下動作的任何臺中，在所要的幀發送之前，均能進行RTS/CTS幀的交換。從而，首先使用幀長度短的RTS/CTS幀，進行與實際發送目的臺的幀交換，並進行發送目的臺的檢驗和發送通路的檢驗。但是，想要發送的幀長度本來就短時不太有利用RTS/CTS幀的意義，因此在MAC層中利用預先指定的RTS/CTS適用閾值參數進行RTS/CTS的適用可否判斷。對於基本上閾值參數以下長度的幀不適用RTS/CTS，僅對超過閾值參數的幀適用RTS/CTS。
在RTS/CTS幀中，與通常的數據幀等同樣，也進行上述那樣的NAV控制。結合圖10說明RTS/CTS幀序列及其NAV動作。
RTS/CTS幀序列中，能夠利用RTS-CTS幀間、CTS-Data幀間以及Data-ACK幀間的間隔全部規定為幀間隔中最短的時間間隔(＝SIFS)進行發送。因而，如果RTS/CTS幀傳送成功，就能比隔著長於SIFS的時間間隔(DIFS)後想要進入幀傳送的其它臺優先使用無線媒體，因此，後續的數據幀/ACK幀傳送成功的可能性變大。
圖10中各幀的Duration/ID欄位的值表示該幀發送完後到ACK幀發送完為止的時間(μs)，因而最後的ACK幀中該值成為「0」。
退避
虛擬/物理載波偵聽的判斷結果，無線媒體在忙狀態之後成為空狀態，在剛經過必要的時間間隔(通常為DIFS期間)後的時刻，保存待發數據的多個臺分別開始要發送時，媒體訪問重疊而引起衝突的可能性變高，因此作為避免這種衝突的方法，IEEE802.11標準中規定了退避順序。結合圖11說明該退避的基本動作。
圖11中，在STA1～3中發生待發數據時，通過物理/虛擬載波偵聽確認無線媒體的忙狀態的情況下(或剛忙後的DIFS期間內等情況)，各臺進入轉讓媒體使用權限的狀態。在幀傳送結束後，隔著DIFS間隔，媒體開放且成為空狀態，但這裡各臺要一起開始幀發送時訪問定時集中到較窄的範圍，因此引起衝突的可能性變高。
為了降低該衝突概率，各臺必須在DIFS後還要等候被隨機選擇的時間(退避時間)後進行媒體訪問。從而能夠降低多個媒體訪問衝突的可能性。
PCF訪問方式
以上說明的DCF訪問方式之外，IEEE802.11標準中，作為基礎模式的無線媒體訪問方式，規定PCF訪問方式為備選方式。PCF訪問方式中，通過稱為PC(Point Coordinator)的主臺(通常為接入點)，集中控制各無線臺的發送權。因而與DCF有區別，各無線臺不會圍繞發送權進行競爭。
發明內容
在傳統的無線LAN系統中，主要處理數據類的業務，但是隨著近年的例如Voice over IP(VoIP)等的多媒體技術的發展以及普及，與傳統的數據類業務同樣通過無線LAN系統統一處理語音、運動圖像等多媒體類業務的需求越來越多。
多媒體類業務的特徵是對其周期性及延遲靈敏。在發送源周期性生成的多媒體類業務中，若在中途的傳輸路徑中發生一定以上的延遲及延遲變動，或產生一定以上的信息損耗，則發送目的方中再現的語音、運動圖像等的質量劣化到難以評價的程度。
但是依據上述那樣的IEEE802.11標準的DCF訪問方式，設計成有效傳送基本上以脈衝串的方式無法預測的非同步數據，因此網絡擁擠的狀況下數據的延遲量定會大變動，對於有規則且周期性的多媒體類業務，通過減少傳送延遲量及傳送延遲變動量，很難確保其QoS。
同樣地，依據上述IEEE802.11標準的PCF訪問方式，雖然適合規則且周期性的多媒體類業務，但本來就被定位為DCF的備選的情況，目前還不能說得到普及，不能成為實際的解決對策。
本發明鑑於上述狀況，旨在僅通過接入點側的措施，能夠實現針對得到廣泛普及的依據DCF訪問方式的臺的多媒體類業務的QoS確保對應的接入點。
本發明為了解決上述課題，在利用依據IEEE802.11標準的無線LAN的系統中無線LAN基站裝置的QoS控制方法中，基站(AP)與以DCF方式受訪問控制的移動臺(STA)之間形成基礎模式的網絡，AP處於接收來自STA的第一幀的動作中狀態，且保持接收該第一幀後必須發送的多媒體類的高優先幀時，在對第一幀的響應信號(ACK幀)的Duration/ID欄位，設定多媒體類的高優先幀的發送所必要的時間後發送該響應信號。
另外，本發明為了解決上述課題，AP處於對STA發送第一幀的動作中狀態，且保持發送該第一幀後必須發送的多媒體類的高優先幀時，在第一幀的Duration/ID欄位，設定加上多媒體類的高優先幀的發送所必要的時間的時間後發送該第一幀。
另外，本發明為了解決上述課題，AP處於接收來自STA的第一幀的動作中狀態，且在接收該第一幀後預測來自特定STA的多媒體類的高優先幀的接收時，對第一幀的響應信號(ACK幀)的Duration/ID欄位，設定預測多媒體類的高優先幀的接收所需要的時間後發送該響應信號，然後與特定STA之間執行將該STA的NAV定時器歸零的特定序列。
還有，本發明為了解決上述課題，AP處於對STA發送第一幀的動作中狀態，且在發送該第一幀後預測來自特定STA的多媒體類的高優先幀的接收時，在第一幀的Duration/ID欄位，設定加上預測多媒體類的高優先幀的接收所需要的時間的時間後發送第一幀，然後與特定STA之間執行將該STA的NAV定時器歸零的特定序列。
依據本發明，如上所述，在利用依據IEEE802.11標準的無線LAN的系統中無線LAN基站裝置的QoS控制方法中，在進行多媒體類的高優先幀的收發的AP與STA之間，進行收發時，在Duration/ID欄位的值上設定不為零的值，並且，在與特定STA之間執行將該STA的NAV定時器歸零的特定序列，從而能夠顯著地提升該AP或STA可確保媒體使用權的概率，可實現改善QoS。
圖1是一例表示本發明的適用方式的圖。
圖2是表示本發明的AP1的概略結構的框圖。
圖3是說明實施例1的AP1與STA間的數據收發的時序圖。
圖4是說明實施例2的AP1與STA間的數據收發的時序圖。
圖5是說明實施例3的AP1與STA間的數據收發的時序圖。
圖6是說明實施例4的AP1與STA間的數據收發的時序圖。
圖7是說明實施例5的AP1與STA間的數據收發的時序圖。
圖8是說明實施例6的AP1與STA間的數據收發的時序圖。
圖9是NAV的基本動作的說明圖。
圖10是RTS/CTS幀序列及其NAV動作的說明圖。
圖11是退避的基本動作的說明圖。
(符號說明)10 AP1，11 RF處理部，12 基帶處理部，13 MAC處理部，14 Duration控制部，15 發送幀生成部，16 發送定時控制部，17 發送幀解析部，18 上位層處理部，19a 高優先業務隊列，19b 低優先業務隊列。
具體實施例方式
以下，參照附圖，就本發明的無線LAN基站裝置的QoS控制方法的實施方式進行詳細說明。還有，各圖僅為可理解本發明的程度的概略圖示，對於相同的結構要素採用同一參考標記。
實施例1圖1表示一例本發明的適用方式，該系統由本發明的AP1、現有的無線LAN臺即STA2～5、現有PC終端6～7構成，AP1和STA2～5形成無線LAN8，AP1和PC6～7與有線LAN9(主幹網絡)連接。通常各STA2～5經由AP1進行無線幀的收發。無線LAN8成為用以實現IEEE802.11標準中規定的基礎模式的網絡方式。
圖2是表示本發明的AP1(10)的概略結構的框圖，該AP1(10)中包括RF處理部11、基帶處理部12、MAC處理部13及上位層處理部18，MAC處理部包括高優先業務隊列19a、低優先業務隊列19b、Duration控制部14、發送定時控制部16、發送幀生成部15、接收幀解析部17。
以下，參照圖1和圖2，按主信號傳播方向說明採用本發明的系統的基本動作。
圖1中例如通過PC6生成的上位層分組經由有線LAN9到達AP1。圖2中，AP1通過上位層處理部18進行有線LAN9的末端處理，根據其優先級，將取出的上位層分組的發送請求輸入到MAC處理部13的高優先/低優先業務隊列(19a、19b)。
發送幀生成部15中讀取被輸入的隊列信息，並通過對Duration控制部14發出Duration生成請求來生成所必要的Duration信息，而且生成MAC標題信息(發送源/發送目的方MAC地址、序列號等)和誤傳送監測用FCS(Frame Check Sequence)欄位，並通知發送定時控制部16發送準備完成的情況。
發送定時控制部16中，監測無線媒體的空閒狀況，每隔必要的時間間隔向發送幀生成部15傳達發送開始指示。發送幀生成部15根據發送開始指示向基帶處理部12輸出發送幀長或發送速率等的控制信息以及發送幀數據。
基帶處理部12中進行PLCP標題、序言的生成、墊整附加等，在進行必要的編碼處理、DSSS或OFDM等的調製處理的基礎上，與發送功率及天線選擇信息一起向RF處理部11輸出。在RF處理部11中進行D/A變換、I/Q調製等必要的處理後進行無線發送。以上就是採用本發明的系統的下行(AP→STA)方向的基本動作。
接著說明上行(STA→AP)方向的基本動作。RF處理部11中若無線媒體的接收電場強度超過某一閾值，則基帶處理部12開始接收動作，並接受A/D變換後的接收幀的數據。基帶處理部12中進行解調處理，取出MAC層的幀數據並輸入給MAC處理部13。
MAC處理部中進行MAC層的末端處理，且進行對於ACK/CTS響應或認證/相聯請求等的必要的響應，另外，承載上位層分組的數據幀與最終的目的方地址信息一起被轉交給上位層處理部18。上位層處理部18中向有線LAN9上的目的方地址發送上位層分組。
基於以上的基本動作，說明連接到有線LAN9的PC6與連接到無線LAN8的STA2之間進行VoIP的語音通話時的實施例1的無線LAN基站裝置的動作。
採用VoIP技術的語音通話中，兩終端之間通常以數十毫秒程度有規則的周期進行雙方向的語音信息的交換。僅在下行方向上，圖1中有周期性的語音信息分組從PC6經由有線LAN9到達AP1，並輸入圖2的MAC處理部13的高優先業務隊列19a。AP1(10)將輸入到高優先業務隊列19a中的語音信息迅速以MAC幀方式發送給目的方的STA2。
圖3是說明實施例1中AP1與STA間的幀收發的時序圖，圖3中，下行方向語音業務發生定時1、2時刻的Data1、3表示從AP1發送到STA2的語音信息，該幀通過周期T的規則的時間間隔來生成。AP1在發送Data1、3後，在經過規定的時間間隔即SIFS後接收來自STA2的ACK2、4，從而確認無線TAN的幀傳送序列結束的情況。
這時STA3～5中，由於Data1、3為其它STA目的方的幀，通過在本身的NAV定時器上以Data1、3的接收完成定時加載該幀中設定的Duration值，在其後續的ACK幀傳送結束為止的期間繼續NAV定時器的遞減動作。在持續遞減過程中不能獲得無線媒體的發送權。
與ACK幀的傳送結束相同定時，NAV定時器也成為「0」，成為無線媒體的可自由競爭的狀態。還有，通常設定在ACK幀上的Duration值為「0」，因此不發生ACK接收完成定時的NAV定時器的加載。
在下一個下行方向語音業務發生定時3中，AP1處於接收來自STA3的Data5的狀態中，語音信息即Data7處於不能立即發送的狀況。這種情況下，AP1在發送對Data5的響應即ACK6幀的過程中，將通常設定在「0」的ACK的Duration值設定為「0」以外的值。該值作為從ACK6幀傳送結束時刻開始到ACK8幀的傳送結束時刻為止的必要時間，可通過「DIFS+Data7傳送時間+SIFS+ACK8傳送時間」算出。
這裡不是收發幀的其它STA(STA2及4、5)中，基於設定在Data5中的Duration值的NAV定時器的遞減，在ACK6幀傳送結束時刻達到0，但通過再加載設定在ACK6幀中的Dunration值來繼續遞減動作。
發送ACK6幀的AP1在確認無線媒體的空狀態僅持續DIFS時間間隔的情況後，將加入了語音信息的Data7幀發送給STA2。收發前序列的STA3以外是繼續上述那樣的NAV的遞減的狀態，因此在發送Data7幀的過程中，AP1能夠比平時更加優先獲得媒體使用權。
如上所述，依據實施例1，在AP1保持當前的接收動作之後必須要發送的多媒體類的高優先幀時，在發送的ACK幀上，設定由「DIFS+Data傳送時間+SIFS+ACK傳送時間」算出的「0」以外的Duration值，使該ACK發送目的方STA以外的STA繼續NAV遞減。從而，顯著提升能夠確保後續的AP1下行方向的媒體使用權的概率，可期待無線LAN下行方向的QoS的改善。
實施例2根據如實施例1中說明的基本動作，同樣地說明連接到有線LAN9的PC6與連接到無線LAN8的STA2之間進行VoIP的語音通話時的本發明實施例2的動作。
如實施例1的說明，僅在採用VoIP技術的語音通話的下行方向上，周期性的語音信息分組從圖1中PC6經由有線LAN9到達AP1，並輸入圖2的MAC處理部13的高優先業務隊列19a，AP1將輸入到高優先業務隊列的語音信息以MAC幀方式發送給目的方的STA2。
圖4是說明實施例2的AP1與STA間的幀收發的時序圖，圖4中，下行方向語音業務發生定時1、2時刻的Data1、3表示語音信息的發送，該幀以周期T的規則時間間隔生成。
在下一個下行方向語音業務發生定時3中，AP1進入正要向STA3發送Da5ta5的狀態，是不能立即發送語音信息即Data7的狀況。
這種情況下，AP1將設定於Data5的Duration值變更為大於通常值的值。該值作為從Data5幀傳送結束時刻開始到ACK8幀的傳送結束為止的必要時間，可通過「SIFS+ACK6傳送時間+DIFS+Data7傳送時間+SIFS+ACK8傳送時間」來算出。
這時不收發幀的STA2、4、5在Data5幀傳送結束定時中，加載設定於Data5中的Duration值，並開始NAV定時器的遞減。
接收Data5的STA3，作為對AP1的接收響應發送ACK6幀，可預知設定在該ACK幀中的Duration值通常為「0」。但是，進行NAV定時器遞減的STA2、4、5，在該時刻NAV定時器還維持大於「0」的值，因此，在這時不進行NAV定時器加載，會繼續遞減動作。該NAV遞減持續到ACK8幀的傳送結束時刻。
接收ACK6幀的AP1在確認無線媒體空狀態持續DIFS間隔的情況後，將進入語音信息的Data7幀發送給STA2。如上所述，STA2、4、5在該時刻還處於繼續NAV的遞減的狀態，因此在發送該Data7幀的過程中，AP1能夠比平時更優先獲得媒體使用權。
STA2通過接收來自AP1的Data7來進行NAV的歸零，且作為對AP1的接收響應發送ACK8幀。
如上所述，依據實施例2，在AP1保持當前的發送動作之後必須要發送的多媒體類的高優先幀時，在進入要發送的狀態的Data幀上，設定由「SIFS+ACK傳送時間+DIFS+Data傳送時間+SIFS+ACK傳送時間」算出的大於平時的Duration值，對該Data幀發送目的方以外的STA的NAV定時器加載該值。從而，顯著提升能夠確保後續的AP1下行方向的媒體使用權的概率，可期待無線LAN下行方向的QoS的改善。
實施例3根據實施例1中說明的基本動作，同樣地，就連接到有線LAN9的PC6與連接到無線LAN8的STA2之間進行VoIP的語音通話時的本發明實施例3的動作進行說明。
僅在採用VoIP技術的語音通話的上行方向上，圖1中，AP1從STA2接收搭載語音信息分組的無線幀。該接收幀經過圖2的RF處理部11和基帶處理部12，通過MAC處理部13進行MAC層的末端處理，而且經過上位層處理部18發送給有線LAN9，最終到達PC6。
圖5是說明實施例3中AP1與STA間的幀收發的時序圖，圖5中，上行方向語音業務發生定時1、2時刻的Data1、3表示語音信息從STA2到AP1的幀的發送，該幀按周期T的規則時間間隔生成。AP1存儲語音通話中的無線LAN臺，根據過去的履歷預測下一個上行方向語音業務的發生定時(上行方向語音業務發生定時3)。
圖5中，在該預測定時中，AP1處於接收來自STA3的Data5的狀態中，示出不能立即接收來自STA2的下一個語音信息的狀況。這種情況下，AP1在發送對Data5的響應即ACK6幀的過程中，通常為「0」的ACK設定的Duration值上設定「0」以外的值。該值作為從ACK6幀傳送結束時刻到ACK10幀的傳送結束時刻為止的必要時間，可通過「DIFS×2+SIFS×2+退避時間+(RTS7、CTS8、Data9、ACK10)傳送時間」來算出。還有，該計算式中的退避時間是STA2執行的退避造成的待機時間，由於該時間為隨機值，不可能進行正確的預測，因此設定概率性的平均值。
這裡，不收發幀的其它STA(STA2及4、5)中，基於設定在Data5中的Duration值的NAV定時器的遞減，在ACK6幀傳送結束時刻成為「0」，而且通過加載設定在ACK6幀中的Duration值來繼續遞減動作。
發送ACK6幀的AP1在確認無線媒體的空狀態僅持續DIFS時間間隔後，將RTS7幀發送給STA2。在RTS7幀中設定從ACK6幀減去「DIFS+RTS7傳送時間」的值作為Duration值。
STA2通過接收RTS7幀，將本STA的NAV定時器歸零並響應發送CTS8幀。另外，STA3通過接收RTS7幀，將設定在該幀中的Duration值加載到本STA的NAV定時器，並開始遞減動作。該時刻STA3～5處於持續NAV定時器遞減的狀態，因此STA2在發送Data9幀時按通常的順序(DIFS+退避)進行，但從結果來說能夠優先獲得媒體使用權。
如上所述，依據實施例3，AP1在當前的接收動作之後，預測來自某一STA的多媒體類的高優先幀的接收時，在發送的ACK幀上，設定由「DIFS×2+SIFS×2+退避時間+(RTS7、CTS8、Data9、ACK10)傳送時間」算出的「0」以外的Duration值，並繼續ACK發送目的方STA以外的NAV遞減。而且與該預測STA之間執行RTS/CTS序列。從而，顯著提升能夠確保後續的該預測STA上行方向的媒體使用權的概率，可期待無線LAN上行方向的QoS的改善。
實施例4根據實施例1中說明的基本動作，同樣地說明連接到有線LAN9的PC6與連接到無線LAN8的STA2之間進行VoIP的語音通話時的本發明實施例4的動作。
僅在採用VoIP技術的語音通話的上行方向上，圖1中AP1從STA2接收搭載周期性的語音信息分組的無線幀。圖2中接收幀經過RF處理部11及基帶處理部12，由MAC處理部13進行MAC層的末端處理，而且經由上位層處理部18發送到有線LAN9，最終到達PC6。
圖6是說明實施例4的AP1與STA間的幀收發的時序圖，圖6中，上行方向語音業務發生定時1、2時刻的Data1、3表示語音信息從STA2到AP1的發送，該幀按周期T的規則時間間隔生成。AP1存儲語音通話中的無線LAN臺，基於過去的履歷預測下一個上行方向語音業務的發生定時(上行方向語音業務發生定時3)。
圖6中在該預測定時，AP1正向STA3發送Data5，處於不能立即接收來自STA2的下一個語音信息的狀況。這種情況下，AP1將Data5中設定的Duration值變更為大於通常值的值。該值作為從Data5幀傳送結束時刻到ACK10幀的傳送結束為止的必要時間，可通過「DIFS×2+SIFS×3+退避時間+(ACK6、RTS7、CTS8、Data9、ACK10)傳送時間」來算出。還有，該計算式中的退避時間是STA2執行的退避造成的待機時間，由於該時間為隨機值，不能正確進行預測，因此設定概率性的平均值。
這時不收發幀的STA2、4、5在Data5幀傳送結束定時，加載設定在Data5中的Duration值，並開始NAV定時器的遞減。
接收Data5的STA3，作為對AP1的接收響應發送ACK6幀，但可預測到設定在該ACK幀中的Duration值為通常的「0」。但是，進行NAV定時器遞減的STA2、4、5，在該時刻NAV定時器還保持大於「0」的值，因此不進行Duration值的NAV定時器加載，繼續遞減動作。
接收ACK6幀的AP1在確認無線媒體的空閒狀態僅持續DIFS時間間隔後，將RTS7幀發送給STA2。在RTS7幀上設定從Data5幀減去「SIFS+DIFS+(ACK6、RTS7)傳送時間」值的Duration值。
STA2通過接收RTS7幀，將本STA的NAV定時器歸零並響應發送CTS8幀。另外，STA3通過接收RTS7幀，將設定在該幀中的Duration值加載到本STA的NAV定時器，並開始遞減動作。在該時刻STA3～5持續NAV定時器遞減中，STA2在發送Data9幀時按通常的順序(DIFS+退避)進行，但結果來說能夠優先獲得媒體使用權。
如上所述，依據實施例4，AP1在當前的發送動作之後，預測來自某一STA的多媒體類的高優先幀的接收時，對於發送的Data幀，設定由「DIFS×2+SIFS×3+退避時間+(ACK6、RTS7、CTS8、Data9、ACK10)傳送時間」算出的大於通常的Duration值，並在該Data幀發送目的方以外的STA的NAV定時器上加載該值。還有，通過在與該預測STA之間執行RTS/CTS序列，將該預測STA的NAV定時器歸零。從而，顯著提升下次該預測STA能夠確保上行方向的媒體使用權的概率，可期待無線LAN上行方向的QoS的改善。
實施例5根據實施例1中說明的基本動作，同樣地說明連接到有線LAN9的PC6與連接到無線LAN8的STA2之間進行VoIP的語音通話時的本發明實施例5的動作。
僅在採用VoIP技術的語音通話的上行方向上，圖1中AP1從STA2接收搭載周期性的語音信息分組的無線幀。圖2中接收幀經過RF處理部11及基帶處理部12，由MAC處理部13進行MAC層的末端處理，而且經由上位層處理部18發送有線LAN9，最終到達PC6。
圖7是說明實施例5中的AP1與STA間的幀收發的時序圖，圖7中，上行方向語音業務發生定時1、2時刻的Data1、3表示從STA2發送到AP1的語音信息，該幀按周期T的規則時間間隔生成。AP1存儲語音通話中的無線LAN臺，並根據過去的履歷預測下一個上行方向語音業務的發生定時(上行方向語音業務發生定時3)。
圖7中在該預測定時，AP1處於接收來自STA3的Data5的狀態中，是不能立即接收來自STA2的下一個語音信息的狀況。這種情況下，AP1在發送對Data5的響應即ACK6幀時，在通常為「0」的ACK設定Duration值上設定「0」以外的值。該值作為從ACK6幀傳送結束時刻到ACK10幀的傳送結束時刻為止的必要時間，可由「DIFS×2+SIFS×2+退避時間+(Null7、ACK8、Data9、ACK10)傳送時間」算出。還有，計算式中的退避時間為通過STA2實施的退避所造成的待機時間，由於該時間為隨機值，因而不可能正確預測，所以設定概率性的平均值。
這裡不收發幀的其他STA(STA2及4、5)中，基於搭載到Data5上的Duration值的NAV定時器遞減，在ACK6幀傳送結束時刻成為「0」，但通過設定在ACK6幀上的Duration值，繼續遞減動作。
發送ACK6幀的AP1在確認無線媒體空狀態僅繼續了DIFS時間間隔後，將Null7幀發送給STA2。在Null7幀上設定從ACK6幀減去「DIFS+Null7傳送時間」的值作為Duration值。
STA2通過接收Null7幀，將本STA的NAV定時器歸零並響應發送ACK8幀。另外，STA3通過接收來自其它STA的Null7幀，將該幀中被設定的Duration值加載到本STA的NAV定時器，並開始遞減動作。該時刻STA3～5的NAV定時器繼續遞減，STA2在發送Data9幀時進行按通常的順序(DIFS+退避)，但對結果而言可優先地獲得媒體使用權。
如以上說明，依據實施例5，AP1在當前的接收動作之後，預測來自某一STA的多媒體類的高優先幀的接收時，在發送的ACK幀上設定由「DIFS×2+SIFS×2+退避時間+(Null7、ACK8、Data9、ACK10)傳送時間」算出的「0」以外的Duraion值，並繼續ACK發送目的方STA以外的NAV遞減，而且與該預測STA之間執行Nill/ACK序列。從而，顯著提升能夠確保後續的該預測STA上行方向的媒體使用權的概率，並可期待無線LAN上行方向的QoS改善。
實施例6根據如實施例1中說明的基本動作，同樣地說明在連接到有線LAN9的PC6與連接到無線LAN8的STA2之間進行VoIP的語音通話時的本發明實施例6的動作。
僅在採用VoIP技術的語音通話的上行方向上，圖1中AP1從STA2接收搭載周期性的語音信息分組的無線幀。圖2中接收幀經過RF處理部11及基帶處理部12，由MAC處理部13進行MAC層的末端處理，而且經由上位層處理部18發送到有線LAN9，最終到達PC6。
圖8是說明實施例6的AP1和STA間的幀收發的定時圖，圖8中上行方向語音業務發生定時1、2的時刻的Data1、3表示從STA2到AP1的語音信息的發送，該幀按周期T的規則時間間隔生成。AP1存儲語音通話中的無線LAN臺，基於過去的履歷預測下一個上行方向語音業務的發生定時(上行方向語音業務發生定時3)。
圖8中在該預測定時，AP1正在對STA3發送Data5，是還不能立即接收來自STA2的下一個語音信息的狀況。這種情況下，AP1將設定在Data5中的Duration值變更比通常的值大的值。該值作為從Data5幀傳送結束時刻到ACK10幀的傳送結束為止必要的時間，可通過「DIFS×2+SIFS×3+退避時間+(ACK6、Null7、ACK8、Data9、ACK10)傳送時間」算出。還有，計算式中的退避時間為STA2實施的退避造成的待機時間，由於該時間為隨機值，不可能正確預測，設定概率性的平均值。
這時不收發幀的STA2、4、5在Data5幀傳送結束定時，加載Data5中設定的Duration值，並開始NAV定時器的遞減。接收Data5的STA3發送ACK6幀作為對AP1的接收響應，但可想到設定於該ACK幀中的Duration值為通常的「0」。但是，進行NAV定時器的遞減的STA2、4、5在該時刻，NAV定時器還保持大於「0」的值，因而不進行基於「0」Duration值的NAV定時器加載，繼續作遞減動作。
接收ACK6幀的AP1確認無線媒體空狀態僅持續DIFS時間間隔後，將Null7幀發送給STA2。在Null7幀中設定從Data5幀中減去「SIFS+DIFS+(ACK6、Null7)傳送時間」的值作為Duration值。
STA2通過接收Null7幀，將本STA的NAV定時器歸零並響應發送ACK8幀。另外，STA3通過接收來自其它STA的Null7幀，將設定於該幀中的Duration值加載到本STA的NAV定時器，並開始遞減動作。該時刻STA3～5中NAV定時器繼續遞減，因此STA2在發送Data9幀時進行通常的順序(DIFS+退避)，但對結果而言可優先獲得媒體使用權。
如以上說明，依據實施例6，AP1在當前的發送動作之後，預測來自某一STA的多媒體類的高優先幀的接收時，在發送的Data幀上，設定通過「DIFS×2+SIFS×3+退避時間+(ACK6、Null7、ACK8、Data9、ACK10)傳送時間」算出的比通常大的Duration值，並在該Data幀發送目的方以外的STA的NAV定時器加載該值，而且與該預測STA之間執行Null/ACK序列。從而，顯著提升能夠確保後續的該預測STA上行方向的媒體使用權的概率，並可期待無線LAN上行方向的QoS改善。
本發明可在利用根據IEEE802.11標準的無線LAN的系統中，處理VoIP裝置/運動圖像通信裝置等的多媒體信息，並以確保無線LAN部分的QoS為重要課題的裝置上有效應用。
在實施例3、5中，AP1在當前的接收動作之後，預測來自某一STA的多媒體類的高優先幀的接收時，在發送的ACK幀上設定「0」以外的Duration值，並使ACK發送目的方STA以外的NAV繼續遞減，而且與該預測STA之間執行RTS/CTS序列或Null/ACK序列，從而使該預測STA的NAV定時器歸零，可優先確保後續的該預測STA在上行方向的媒體使用權，但是，即便利用可在無線LAN中使用的其它幀(單播的管理/控制幀或數據幀等)，使該預測STA的NAV定時器歸零，也能實現與這些實施例同樣的動作。
另外，在實施例4、6中，AP1在當前的發送動作之後，預測來自某一STA的多媒體類的高優先幀的接收時，在發送的Data幀上設定比通常大的Duration值，並在該Data幀發送目的方以外的STA的NAV定時器加載該值，而且與該預測STA之間執行RTS/CTS序列或Null/ACK序列，從而將該預測STA的NAV定時器歸零，可優先確保後續的該預測STA在上行方向的媒體使用權，但是，即便利用可在無線LAN中使用的其它幀(單播的管理/控制幀或數據幀等)，使該預測STA的NAV定時器歸零，也能實現與這些實施例同樣的動作。
在實施例3、5中，AP1在當前的接收動作之後，預測來自某一STA的多媒體類的高優先幀的接收時，在發送的ACK幀上設定「0」以外的Duration值，並使ACK發送目的方STA以外的NAV繼續遞減，而且與該預測STA之間執行RTS/CTS序列或Null/ACK序列，從而使該預測STA的NAV定時器歸零，可優先確保後續的該預測STA在上行方向的媒體使用權，但是，即便將設定於ACK幀上Duration值設定得小於上述實施例(下一幀序列中達到「0」的程度的值)，並與該預測STA之間利用RTS/CTS序列或Null/ACK序列以及可在其它無線LAN中使用的其它幀(單播的管理/控制幀或數據幀等)(這時消除使該預測STA的NAV定時器歸零的效果也可)，使該預測STA以外的NTAV定時器置位，也能實現與這些實施例同樣的動作。
另外，在實施例4、6中，AP1在當前的發送動作之後，預測來自某一STA的多媒體類的高優先幀的接收時，在發送的Data幀上設定比通常大的Duration值，並在該Data幀發送目的方STA以外的NAV定時器加載該值，而且與該預測STA之間執行RTS/CTS序列或Null/ACK序列，從而使該預測STA的NAV定時器歸零，可優先確保後續的該預測STA在上行方向的媒體使用權，但是將在Data幀上設定的Duration值設定得小於上述實施例(下一幀序列中達到「0」的程度的值)，並與該預測STA之間執行RTS/CTS序列或Null/ACK序列以及可在其它無線LAN中使用的其它幀(單播的管理/控制幀或數據幀等)(這時消除使該預測STA的NAV定時器歸零的效果也可)，使該預測STA以外的NTAV定時器置位，也能實現與這些實施例同樣的動作。
權利要求
1.一種在利用依據IEEE802.11標準的無線區域網的系統中的無線區域網基站裝置的服務質量控制方法，其中，所述基站(AP)與以DCF方式受訪問控制的移動臺(STA)之間形成基礎模式的網絡，所述基站(AP)處於接收來自移動臺(STA)的第一幀的動作中狀態，且保持接收該第一幀後必須發送的多媒體類的高優先幀時，在對所述第一幀的響應信號(ACK幀)的Duration/ID欄位，設定所述多媒體類的高優先幀的發送或發送權確保所必要的時間後發送該響應信號。
2.一種在利用依據IEEE802.11標準的無線區域網的系統中的無線區域網基站裝置的服務質量控制方法，其中，所述基站(AP)與以DCF方式受訪問控制的移動臺(STA)之間形成基礎模式的網絡，所述基站(AP)處於對移動臺(STA)發送第一幀的動作中狀態，且保持發送該第一幀後必須發送的多媒體類的高優先幀時，在所述第一幀的Duration/ID欄位，設定加上所述多媒體類的高優先幀的發送或發送權確保所必要的時間的時間後發送該第一幀。
3.一種在利用依據IEEE802.11標準的無線區域網的系統中的無線區域網基站裝置的服務質量控制方法，其中，所述基站(AP)與以DCF方式受訪問控制的移動臺(STA)之間形成基礎模式的網絡，所述基站(AP)處於接收來自移動臺(STA)的第一幀的動作中狀態，且在接收該第一幀後預測來自特定移動臺(STA)的多媒體類的高優先幀的接收時，在對所述第一幀的響應信號(ACK幀)的Duration/ID欄位，設定所述預測多媒體類的全部或一部分高優先幀的接收所需要的時間後發送該響應信號，然後與所述特定移動臺(STA)之間執行將該移動臺(STA)的NAV定時器歸零的特定序列。
4.一種在利用依據IEEE802.11標準的無線區域網的系統中的無線區域網基站裝置的服務質量控制方法，其中，所述基站(AP)與以DCF方式受訪問控制的移動臺(STA)之間形成基礎模式的網絡，所述基站(AP)處於對移動臺(STA)發送第一幀的動作中狀態，且在發送該第一幀後預測來自特定移動臺(STA)的多媒體類的高優先幀的接收時，在所述第一幀的Duration/ID欄位，設定加上所述預測多媒體類的全部或一部分高優先幀的接收所需要的時間的時間後發送該第一幀，然後與所述特定移動臺(STA)之間執行將該移動臺(STA)的NAV定時器歸零的特定序列。
5.如權利要求3或權利要求4所述的無線區域網基站裝置的服務質量控制方法，其特徵在於所述特定序列是RTS/CTS序列。
6.如權利要求3或權利要求4所述的無線區域網基站裝置的服務質量控制方法，其特徵在於所述特定序列是Null/ACK序列。
7.一種在利用依據IEEE802.11標準的無線區域網的系統中的無線區域網基站裝置的服務質量控制方法，其中，所述基站(AP)與以DCF方式受訪問控制的移動臺(STA)之間形成基礎模式的網絡，所述基站(AP)處於接收來自移動臺(STA)的第一幀的動作中狀態，且在接收該第一幀後預測來自特定移動臺(STA)的多媒體類的高優先幀的接收時，在對所述第一幀的響應信號(ACK幀)的Duration/ID欄位，設定某一特定幀的發送或發送權確保所需要的時間後發送該響應信號，然後與所述特定移動臺(STA)之間執行將該移動臺(STA)以外的NAV定時器置位的特定序列。
8.一種在利用依據IEEE802.11標準的無線區域網的系統中的無線區域網基站裝置的服務質量控制方法，其中，所述基站(AP)與以DCF方式受訪問控制的移動臺(STA)之間形成基礎模式的網絡，所述基站(AP)處於對移動臺(STA)發送第一幀的動作中狀態，且在發送該第一幀後預測來自特定移動臺(STA)的多媒體類的高優先幀的接收時，在所述第一幀的Duration/ID欄位，設定加上某一特定幀的發送或發送權確保所需要的時間的時間後發送該第一幀，然後與所述特定移動臺(STA)之間執行將該移動臺(STA)以外的NAV定時器置位的特定序列。
全文摘要
本發明實現可應對多媒體類業務的服務質量確保的接入點。一種在利用依據IEEE802.11標準的無線區域網的系統中的無線區域網基站裝置的服務質量控制方法，其中，基站(AP)與以DCF方式受訪問控制的移動臺(STA)之間形成基礎模式的網絡，基站(AP)處於接收來自移動臺(STA)的第一幀的動作中狀態，且保持接收該第一幀後必須發送的多媒體類的高優先幀時，在對第一幀的響應信號(ACK幀)的Duration/ID欄位，設定多媒體類的高優先幀的發送所必要的時間後發送該響應信號。
文檔編號H04L29/06GK1787468SQ20051011889
公開日2006年6月14日 申請日期2005年10月31日 優先權日2004年12月8日
發明者秋山裕之, 苗村孝, 林雅彥 申請人:衝電氣工業株式會社